Ada 34 unsur yang diketahui dalam air zamzam antara lain: kalsium (Ca), magnesium (Mg), natrium (Na) dan klorida (Cl) dalam konsentrasi yang lebih tinggi daripada air alami. Kemudian ada unsur antimon (Sb), berilium (Be), bismut (Bi), brom (Br), kobalt (Co), yodium (I), dan molibdenum (Mo) kurang dari 0,01 ppm. Jejak kromium (Cr), mangan (Mn), dan titanium (Ti) juga terlihat dalam air zamzam.

Sebuah studi hidrokimia memperlihatkan, air zamzam adalah air natrium klorida yang berasal dari meteorit. Keajaiban lain adalah bahwa jumlah empat unsur berbahaya, arsenik (As), kadmium (Cd), timbal (Pb), dan selenium (Se), berada di bawah tingkat risiko untuk diminum manusia.